KR20170026462A - 핸들링 장치를 위한 보호 방법 및 보호 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 매체가 외부로부터 각각의 개별 보호 요소 (1) 에 공급되지 않지만, 보호 요소들은 그들 내부에서, 압력 센서 (4) 외에, 압력 증가 디바이스 (7) 를 또한 포함하고, 상기 압력 증가 디바이스는 매체, 바람직하게는 주변 공기를 흡인하고, 그리고 보호 요소의 내부에서 압력을 발생시키고, 상기 압력은 제어 디바이스 (8) 로부터 조정가능한 방식으로, 작업 공간 내에서 매체로 충전된 보호 커버들의 압력 센서들에 의해서, 제조, 운반, 검사 또는 서비스 로봇들 및 그들의 매니퓰레이터들과 같은 고정식 또는 자율 이동식 핸들링 장치의 전방에서 사람들과 고정식 또는 자율 이동식 장애물들의 충돌로부터의 보호 방법 및 보호 디바이스에 관한 것이다.

Description

핸들링 장치를 위한 보호 방법 및 보호 디바이스{PROTECTION METHOD AND PROTECTION DEVICE FOR A HANDLING APPARATUS}

본 발명은 작업 공간 내에서 내부 압력 센서들과 일체형 압력 증가 및 압력 유지 디바이스를 포함하는 보호 커버들에 의해서, 제조, 운반, 검사 또는 서비스 로봇들 및 그들의 매니퓰레이터들과 같은 고정식 또는 자율 이동식 핸들링 장치들의 전방에서 사람들과 고정식 또는 자율 이동식 장애물들의 충돌로부터의 보호 방법 및 보호 디바이스에 관한 것이다.

DE 10 2007 062 245 A1 에서 가요성 재료로 제조된 매체 저장부들을 구비하는 핸들링 장치의 이동가능한 요소들을 둘러 싸는 충돌 감지 디바이스가 공지된다. 매체 저장부들에는 압력 센서들이 장착되고, 상기 압력 센서들은 충돌시 압력 증가를 나타내고 보호 회로들을 촉발시키는데 사용될 수 있다.

EP 1 810 795 A1 에서 안전 디바이스가 공지되고, 여기서 탄성 밀봉 가스 충전식 보호 커버들은 로봇의 매니퓰레이터들을 둘러 싸고, 상기 커버들에는 보호 회로들을 촉발시키기 위하여 기준 센서와 공동으로 사용되는 하나 또는 수개의 압력 센서들이 장착된다.

DE 10 2006 044 071 B4 에서 로봇 보호 디바이스가 공지되고, 여기서 탄성 보호 커버들은 마찬가지로 충격들을 감쇠시키도록 매니퓰레이터(들)을 둘러 싸고, 그리고 충돌의 경우에 상기 보호 커버들의 압력의 변화가 압력 센서들에 의해서 감지된다.

이러한 모든 접근법들은 가스 또는 유체로 보호 커버들을 충전하기 위한 외부 공급원을 필요로 해서, 특히 복수의 커버들에 대하여, 매니퓰레이터들의 이동성을 제한하는 복잡한 호스 튜빙들을 포함한다는 공통점이 있다. 따라서, 개별 보호 커버들의 취급가능한 수가 제한되므로 자율 이동식 로봇들에서의 이들의 적용도 제한된다.

따라서, 충돌시 압력 증가는 대용량 보호 커버들 보다 소용량들을 갖는 보호 커버들에서 보다 더 발생할 것이기 때문에, 보호 커버 내의 매체의 이상적인 공급 압력의 높이는 또한 그 크기에 의존할 것이다.

따라서, 몇몇 대용량 보호 커버들 보다 오히려 복수의 소용량 보호 요소들을 제공하는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 이것은 이들 형상들이 로봇 및 그의 매니퓰레이터들의 표면 형상으로 적합화될 수 있다는 부가적인 이점을 제공한다. 또한, 이들의 극도로 충돌 위기에 처한 영역들의 보호는, 특히 자율 로봇들로 보다 잘 실현될 수 있다.

또한, 보호 커버들, 이들의 형상들 및 이들 내부들의 압력의 크기는 이들의 치수 안정성을 규정한다.

보호 요소들의 형상 조차도 보호 커버 내의 매체의 이상적인 공급 압력의 높이에 명확한 영향을 미치고 있기 때문에, 보다 작은 보호 요소들로의 보호 커버들의 세분은 실질적으로 보호 요소들의 각각이 그 형상 및 크기에 대하여 이상적인 압력을 부여하는 경우에 단지 실현가능할 것이다.

본 발명은 첨부 도면들에 따라 전형적인 실시형태에 의해서 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1 은 발포 충전물들이 없는 베이스 쉘들을 구비한 보호 요소들을 도시하고;
도 2 는 발포 충전물들이 있는 직접 장착된 보호 요소들을 단면도로 도시하고;
도 3 은 발포 충전물이 있고 센서와 압력 증가 디바이스가 측방향으로 배열된 직접 장착된 보호 요소를 단면도로 도시하고; 그리고
도 4 는 발포 충전물이 있고 센서와 압력 증가 디바이스의 측방향 조인트 배열을 갖는 직접 장착된 보호 요소를 단면도로 도시한다.

본 발명에 따르면, 도 1 에서 단면도로 예시된 바와 같은 목적은 매체가 외부로부터 각각의 보호 요소 (1) 에 공급되지 않지만, 적어도 하나의 압력 센서 (4) 외에, 보호 요소들은 이들의 내부들에서 압력 증가 디바이스 (7) 를 또한 각각 포함하고, 상기 압력 증가 디바이스는 매체, 바람직하게는 주변 공기를 흡인하고 보호 요소의 내부에서 압력을 발생시키고, 상기 압력은 제어 디바이스 (8) 로부터 조정가능한 것으로 달성된다.

도 1 에서 예시된 바와 같이, 보호 요소들 (1) 을 포함하는 디바이스의 본 발명에 따른 바람직한 구성은 일반적으로 플라스틱으로 제조된 베이스 쉘들 (12), 스페이서들 (2) 에 의해서 떨어져 유지된 공기 유입 및 케이블 통로 채널 (13), 압력 증가 디바이스들 (7), 기준 센서들 (6) 의 유무에 상관없이 적어도 하나의 압력 센서들 (4), 및 보호 요소들용 탄성 커버들 (11) 로 이루어진다.

도 1 에서 예시된 바와 같은 보호 요소들 (1) 을 포함하는 디바이스의 본 발명에 따른 추가의 바람직한 구성에서, 예를 들면 압전, 압력 증가 디바이스 (7), 적어도 하나의 내부 압력 센서 (4) 및 선택적으로 적어도 하나의 외부 압력 센서 (6) 는 인쇄 회로 기판으로서 설계되고 베이스 쉘에 접착되는 장착 플레이트 (3) 에 장착된다.

또한, 내부 압력 증가 디바이스 (7) 는 탄성 보호 커버에 대한 작은 손상들 또는 누출들에 대하여 자동으로 보상함으로써 보호 요소 (1) 의 탄성 보호 커버 (11) 의 손상에 대한 약간의 보호를 제공한다.

압력 증가 펌프 및 압력 센서들의 전력 공급 케이블 및 데이터 라인들 (5) 은 수집 채널을 통하여 베이스 플레이트 아래의 홈들 (13) 에서 제어 디바이스 (8) 로 안내된다.

일체형 압력 증가 디바이스 (7) 의 전력 공급은 바람직하게는 보호 요소들 (1) 외부에 배열된 제어 디바이스 (8) 를 통하여 요구에 따라 공급된 전력에 의해서 이루어진다.

상기 제어 디바이스 (8) 는 아날로그 제어기 또는 디지털 제어기로서 설계될 수 있다. 적절하게는, 압력 증가 디바이스들 (7) 의 작동은 개별적으로 또는 그룹으로 이루어질 수 있다. 보호 요소들의 각각에 대하여 작동 알고리즘들의 개별적인 조합이 또한 가능하다.

내부 압력 증가 디바이스들 (7) 을 포함하는 보호 요소들 (1) 의 본 발명에 따른 구성은 또한 펄스식 압력 증가에 의해서, 또는 디폴트 압력 프로파일에 따른 제어 디바이스 (8) 를 통하여 제어될 수 있다.

압력 증가 디바이스 (7) 는 바람직하게는 압전 펌프로서 설계된다.

도 2 에서 예시된 바와 같이, 추가의 바람직한 구성의 보호 요소들 (1) 의 내부 충전물들 (9) 에는 치수 안정성 및 감쇠 효과를 증강시키기 위하여 개기공 (open-pore) 발포 충전제들 (9) 이 보충될 수 있고, 따라서 충돌시 보호 요소들 (1) 의 고유 탄성을 제공한다.

보호 요소들 (1) 을 포함하는 디바이스 구성의 다른 변형예는 발포 충전물 (9) 이 경화형 액체 플라스틱의 외부 커버 (11) 에 의해서 기밀로 커버되고, 상기 커버는 페인팅, 스프레잉 또는 딥 코팅에 의해서 도포되는 것으로 이루어진다. 이어서, 프린트 회로 기판으로서 설계된 이전의 통로에서 설명된 장착 플레이트 (3) 는 압전 압력 증가 디바이스 (7), 내부 압력 센서 (4) 및 선택적으로 외부 압력 센서 (6) 와 함께 상기 외부 커버 (11) 에 접착된다.

기밀 외부 커버 (11) 는 각각의 적용에 적합한 상이한 성질들, 예를 들면, 고온 내성, 내화성을 갖는 탄성 재료들로 제조될 수 있거나, 항 박테리아성으로 코팅될 수 있거나, 또는 심지어 구별, 경보 또는 디자인의 목적들을 위하여 상이한 색상들로 제조될 수 있다. 상기 기밀 외부 커버의 층 두께는 가변적이고, 일반적으로 20 ㎛ 내지 2 mm 의 범위에 있다.

다른 바람직한 구성 변형예에서, 보호 커버 (11) 및 발포 충전물 (9) 을 포함하는 부분들은 마이크로셀룰러 고무 또는 인티그랄 발포체 (integral foam) 와 같은 제조시 가스 투과성 내부 구조를 구비한 기밀 외부 스킨을 형성하는 재료로 제조된다.

보호 요소들 (1) 을 포함하는 디바이스의 추가의 바람직한 구성은 보호될 로봇 또는 매니퓰레이터 (10) 의 표면에 적합한 형상이 사용되는 것으로 이루어진다. 이 구성은, 예를 들면, 원통형 또는 원뿔형 파이프 부분들 및 둥근 매니퓰레이터 요소들을 클래딩하기 위하여 평면 또는 약간 구부러진 편평한 쿠션들, 하프 쉘들로서 각각의 표면들에 사용될 수 있다. 플라스틱의 베이스 쉘들에 대한 보호 요소들의 체결은 접착, 자기 체결 또는 체결 나사들용 체결 러그들에 의해서 이루어진다.

또한, 보호 요소들 (1) 의 설계는 도 3 및 도 4 에서 단면도로 예시된 바와 같이 실현될 수 있다. 거기서, 내부 압력 센서들 (4), 외부 압력 센서들 (6) 및 압력 증가 디바이스 (7) 는 보호 요소들에 측방향으로 배열된다. 이것은 보호 요소들 (1) 의 임의의 측에서 별개로 또는, 도 4 의 단면도에서 예시된 바와 같이, 바람직하게는 프린트 회로 기판으로서 설계된 공통 베이스 플레이트에서 실시될 수 있다.

보호 요소들 (1) 을 포함하는 디바이스의 추가의 바람직한 구성은 상기 구성이 스위칭 작동들을 위한 구형 또는 버섯형 누름 버튼, 예를 들면, 일반적으로 버섯형 비상 누름 버튼으로서, 또는 클램핑 스트립들에서 안전 회로들을 위한 세장형 스트립 형태로 사용되는 것으로 이루어진다.

디바이스 및 상기 디바이스의 구성 변형예들의 조합의 선택들은, 형상 및 크기의 측면에서, 제어 디바이스 (8) 를 적당히 프로그래밍함으로써 충돌의 위험이 있을 때 상이한 대항 조치들의 제어를 허용한다. 특히, 이것은, 바람직하게는 관련된 보호 요소가 보호 효과를 증가시키도록 접근되는 동안 보다 강하게 팽창된다는 점에서, 접촉 센서로서 본 발명에 따른 보호 요소와 조합하여 정전 용량형 근접각 센서들 (capacitive proximity sensors) 에 의한 근접 제어, 압력 구배를 통한 근접 제어, 긴급 정지를 포함한다.

유사하게, 공간 이미지들을 형성하는 3차원 카메라와, 접촉 센서로서 본 발명에 따른 보호 요소들에 의해서 보호되는 매니퓰레이터 (10) 표면의 제어의 조합이 예상된다. 이것은, 특히, 3 차원 이미지들을 형성하는 카메라에 의해서 잡을 수 없거나 거의 잡을 수 없는 약 1 내지 3 cm 의 매니퓰레이터의 최종 접근 거리를 확보하기 위한 것이고, 따라서 크리프 속도 (creep speed) 에서 매니퓰레이터에 의해 커버되어야 한다.

Claims (19)

1. 작업 공간 내에서 하나 또는 수개의 내부 압력 센서들을 포함하는 보호 커버들에 의해서, 제조, 운반, 검사 또는 서비스 로봇들 및 상기 로봇들의 매니퓰레이터들과 같은 고정식 또는 자율 이동식 핸들링 장치의 전방에서 사람들과 고정식 또는 자율 이동식 장애물들의 충돌로부터의 보호 방법으로서,
   매체는 외부로부터 압력하에서 각각의 개별 보호 요소 (1) 에 공급되지 않지만, 과잉 압력은 상기 보호 요소의 내부에서 발생되고, 하나 또는 수개의 압력 센서(들) (4) 외에 내부 압력 증가 디바이스 (7) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 매체는 바람직하게는 주변 공기이고 흡인 채널들을 통하여 흡인되고, 그리고 상기 매체는 제어 디바이스 (8) 에 의해서 조정가능한 압력에서 상기 보호 요소의 상기 내부에서 발생되는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   일체형의 상기 내부 압력 증가 디바이스 (7) 의 전력 공급은 상기 보호 요소들 (1) 외부에 배열된 제어 디바이스 (8) 를 통하여 요구에 따라 공급된 전력에 의해서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   제어 디바이스 (8) 는 아날로그 제어기로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   제어 디바이스 (8) 는 디지털 제어기로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 제어 디바이스 (8) 는 개별적으로 또는 그룹으로 상기 내부 압력 증가 디바이스들 (7) 을 작동시키는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내부 압력 증가 디바이스들 (7) 은 또한 펄스 방식으로 디폴트 압력 프로파일에 따른 상기 제어 디바이스 (8) 에 의해서 제어되는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
8. 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 내부 압력 증가 디바이스 (7) 는 보호 요소들의 각각에 대하여 작동 알고리즘들의 개별적인 조합을 통하여 제어되는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   정전 용량형 근접각 센서들 (capacitive proximity sensors) 과 조합하여, 관련된 상기 보호 요소만이 충돌의 위험이 있을 때 보다 강하게 팽창되어 보호 효과를 증가시키는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    충돌 물체 또는 사람의 표면 형상의 디지털 3차원 감지와 조합하여, 각각의 관련된 상기 보호 요소만이 충돌의 위험이 있을 때 보다 강하게 팽창되어 보호 효과를 증가시키는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    충돌 물체 또는 사람의 표면 형상의 디지털 3차원 감지와 조합하여, 제어 디바이스 (8) 는 상기 로봇 및/또는 상기 매니퓰레이터의 접근 속도가 안전 조치로 감소되는 방식으로 상기 로봇 및/또는 상기 매니퓰레이터의 운동들을 제어하는 것을 특징으로 하는, 보호 방법.
12. 작업 공간 내에서 내부 압력 센서들을 포함하는 보호 커버들에 의해서, 제조, 운반, 검사 또는 서비스 로봇들 및 그들의 매니퓰레이터들과 같은 고정식 또는 자율 이동식 핸들링 장치의 전방에서 사람들과 고정식 또는 자율 이동식 장애물들의 충돌로부터의 보호 디바이스로서,
    매체는 외부로부터 압력하에서 각각의 개별 보호 요소 (1) 에 공급되지 않지만, 과잉 압력은 상기 보호 요소의 내부에서 발생되고, 적어도 하나의 압력 센서 (4) 외에 내부 압력 증가 디바이스 (7) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보호 디바이스.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 보호 요소들 (1) 의 내부 충전물 (9) 은 개기공 (open-pore) 발포체로 구성되는 것을 특징으로 하는, 보호 디바이스.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    공기 유입 및 케이블 통로 채널 (13) 은 스페이서들 (2) 에 의해서 떨어져 유지되는 것을 특징으로 하는, 보호 디바이스.
15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 압력 증가 디바이스 (7), 내부의 상기 압력 센서(들) (4) 및 선택적으로 외부 압력 센서(들) (6) 은 조인트 인쇄 회로 기판으로서 설계된 장착 플레이트 (3) 에 장착되는 것을 특징으로 하는, 보호 디바이스.
16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발포 충전물 (9) 은 경화형 액체 플라스틱의 외부 커버 (11) 에 의해서 기밀로 커버되고, 상기 외부 커버는 페인팅, 스프레잉 또는 딥 코팅에 의해서 도포되는 것을 특징으로 하는, 보호 디바이스.
17. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발포 충전물 (9) 은 가스 투과성 내부 구조를 구비한 기밀 외부 스킨을 형성하는 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 보호 디바이스.
18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    기밀의 상기 외부 커버 (11) 는 고온 내성 또는 항 박테리아성 코팅으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 보호 디바이스.
19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스는 스위칭 작동들을 위한 누름 버튼으로서 구형, 버섯형 또는 세장형 구성으로 사용되는 것을 특징으로 하는 보호 디바이스.

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